Характеристика метаболитного комплекса, продуцируемого L.reuteri LR1

Введение: Молочнокислые микроорганизмы обладают ценными биотехнологическими и пробиотическими свойствами. Пробиотические свойства часто опосредованы биологически активными метаболитами, продуцируемыми этими микроорганизмами. Способности молочнокислых микроорганизмов к продуцированию биологически активных соединений в последние годы уделяется особое внимание, так как определено их положительное влияние на организм человека. Однако существует огромный пробел в знаниях, касающихся состава метаболитных комплексов, который требует изучения, чтобы обеспечить безопасность их применения.

Цель: Исследование метаболитного комплекса, продуцируемого L. reuteri LR1, полученного при культивировании штамма в питательной среде MRS - бульон при температуре (37±1)ºС в течение 24 ч.

Материалы и методы: Объектом исследований являлся бесклеточный супернатант (метаболитный комплекс), полученный при культивировании штамма Lactobacillus reuteri LR1 из коллекции ФГАНУ «ВНИМИ». Антимикробную активность МК L. reuteri LR1 по отношению к E. coli АТСС 25922, S. aureus АТСС 6538, S. typhimurium АТСС 14028 определяли методом диффузии в агар. Антиоксидантную активность образцов определяли флуоресцентным методом ORAC. Содержание органических и аминокислот в МК проводили методом капиллярного электрофореза. Идентификацию вторичных метаболитов, присутствующих в МК проводили методом газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС).

Результаты: Определена биологическая активность МК, продуцируемого L. reuteri LR1. Охарактеризован состав бесклеточного метаболитного комплекса, секретируемого L.rеuteri LR1 при культивировании в питательной среде MRS-бульон при температуре 37°С в течение 24 ч. Подтверждено наличие аминокислот и органических кислот в МК и определено их содержание. Кроме того, определены вторичные метаболиты, присутствующие в МК, некоторые из них обладают подтверждённой биологической активностью.

Выводы: Полученные результаты могут быть полезны для прогнозирования пробиотического потенциала МК, однако необходимо определить вероятную корреляцию между составом МК и его полезными свойствами, что позволит определить новые возможности применения МК, продуцируемых пробиотическими микроорганизмами.

1. Бегунова, А. В., Жижин Н. А. (2023) Оценка углеводного профиля метаболитного комплекса Lacticaseibacillus rhamnosus F. Пищевая промышленность, 2, 11-14.

2. Бегунова, А. В., Савинова, О. С., Моисеенко, К. В., Глазунова, О. А., Рожкова, И. В., & Фёдорова, Т. В. (2021). Характеристика и функциональные свойства лактобацилл, выделенных из кефирных грибков. Прикладная биохимия и микробиология, 57(4), 362-373.

3. Соколова, О. В., & Федотова, О. Б. (2015). О возможностях обогащения поликомпонентных кисломолочных продуктов витаминами и аминокислотами в нативной форме. В Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова (No. 1, pp. 430-432). Федеральный научный центр пищевых систем им. ВМ Горбатова РАН

4. Abrahamsson, T. R., Sinkiewicz, G., Jakobsson, T., Fredrikson, M., & Björkstén, B. (2009). Probiotic lactobacilli in breast milk and infant stool in relation to oral intake during the first year of life. Journal of pediatric gastroenterology and nutrition, 49(3), 349-354

5. Agarkova, Y., Fedotova, O., & Chilikin, A. (2021, March). The prospect of using natural psychobitics in dairy products to stabilize the diet. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (vol. 677, No. 3, p. 032051). IOP Publishing

6. Alberdi-Cedeño, J., Ibargoitia, M. L., & Guillén, M. D. (2017). Bioactive compounds detected for the first time in corn oil: Cyclic dipeptides and other nitrogenated compounds. Journal of Food Composition and Analysis, 62, 197-204.

7. Ang, L. Y. E., Too, H. K. I., Tan, E. L., Chow, T. K. V., Shek, P. C. L., Tham, E., & Alonso, S. (2016). Antiviral activity of Lactobacillus reuteri Protectis against Coxsackievirus A and Enterovirus 71 infection in human skeletal muscle and colon cell lines. Virology journal, 13, 1-12

8. Axel, C., Brosnan, B., Zannini, E., Peyer, L. C., Furey, A., Coffey, A., & Arendt, E. K. (2016). Antifungal activities of three different Lactobacillus species and their production of antifungal carboxylic acids in wheat sourdough. Applied Microbiology and Biotechnology, 100, 1701-1711

9. Barros, C. P., Guimaraes, J. T., Esmerino, E. A., Duarte, M. C. K., Silva, M. C., Silva, R., ... & Cruz, A. G. (2020). Paraprobiotics and postbiotics: Concepts and potential applications in dairy products. Current Opinion in Food Science, 32, 1-8. 2020

10. Chang, H. M., Foo, H. L., Loh, T. C., Lim, E. T. C., & Abdul Mutalib, N. E. (2021). Comparative studies of inhibitory and antioxidant activities, and organic acids compositions of postbiotics produced by probiotic Lactiplantibacillus plantarum strains isolated from Malaysian foods. Frontiers in Veterinary Science, 7, 602280

11. Greifová, G., Májeková, H., Greif, G., Body, P., Greifová, M., & Dubničková, M. (2017). Analysis of antimicrobial and immunomodulatory substances produced by heterofermentative Lactobacillus reuteri. Folia Microbiologica, 62, 515-524

12. Guimarães, J. T., Balthazar, C. F., Silva, R., Rocha, R. S., Graça, J. S., Esmerino, E. A., ... & Cruz, A. G. (2020). Impact of probiotics and prebiotics on food texture. Current Opinion in Food Science, 33, 38-44.

13. Hamadah, K. H. G. G. D., Holmes, H., Barker, G. B., Hartman, G. C., & Parke, D. V. W. (1972). Effect of electric convulsion therapy on urinary excretion of 3′, 5′ cyclic adenosine monophosphate. Br Med J, 3(5824), 439-441

14. Horlacher, N., Oey, I., & Agyei, D. (2023). Learning from tradition: Health-promoting potential of traditional lactic acid fermentation to drive innovation in fermented plant-based dairy alternatives. Fermentation, 9(5), 452

15. Kaneuchi, C., Seki, M., & Komagata, K. (1988). Production of succinic acid from citric acid and related acids by Lactobacillus strains. Applied and Environmental Microbiology, 54(12), 3053-3056

16. Mora-Villalobos, J. A., Montero-Zamora, J., Barboza, N., Rojas-Garbanzo, C., Usaga, J., Redondo-Solano, M., ... & López-Gómez, J. P. (2020). Multi-product lactic acid bacteria fermentations: A review. Fermentation, 6(1), 23.

17. Maccelli, A., Carradori, S., Puca, V., Sisto, F., Lanuti, P., Crestoni, M. E., ... & Grande, R. (2020). Correlation between the antimicrobial activity and metabolic profiles of cell free supernatants and membrane vesicles produced by Lactobacillus reuteri DSM 17938. Microorganisms, 8(11), 1653

18. Moradi, M., Kousheh, S. A., Almasi, H., Alizadeh, A., Guimarães, J. T., Yılmaz, N., & Lotfi, A. (2020). Postbiotics produced by lactic acid bacteria: The next frontier in food safety. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 19(6), 3390-3415.

19. Moradi, M., Mardani, K., & Tajik, H. (2019). Characterization and application of postbiotics of Lactobacillus spp. on Listeria monocytogenes in vitro and in food models. LWT, 111, 457-464

20. Mu, Q., Tavella, V. J., & Luo, X. M. (2018). Role of Lactobacillus reuteri in human health and diseases. Front Microbiol, 9, 757.

21. Nataraj, B. H., Ali, S. A., Behare, P. V., & Yadav, H. (2020). Postbiotics-parabiotics: The new horizons in microbial biotherapy and functional foods. Microbial Сell Аactories, 19(1), 1-22

22. Rozhkova, I. V., Yurova, E. A., & Leonova, V. A. (2023). evaluation of the amino acid composition and content of organic acids of complex postbiotic substances obtained on the basis of metabolites of probiotic bacteria Lacticaseibacillus paracasei ABK and Lactobacillus helveticus H9. Fermentation, 9(5), 460

23. Rul, F., Béra-Maillet, C., Champomier-Vergès, M. C., El-Mecherfi, K. E., Foligné, B., Michalski, M. C., ... & Savary-Auzeloux, I. (2022). Underlying evidence for the health benefits of fermented foods in humans. Food & Function, 13(9), 4804-4824.

24. Suissa, R., Oved, R., Jankelowitz, G., Turjeman, S., Koren, O., & Kolodkin-Gal, I. (2022). Molecular genetics for probiotic engineering: Dissecting lactic acid bacteria. Trends in Microbiology, 30(3), 293-306.

25. Thomas, C. M., Saulnier, D. M., Spinler, J. K., Hemarajata, P., Gao, C., Jones, S. E., ... & Versalovic, J. (2016). FolC2‐mediated folate metabolism contributes to suppression of inflammation by probiotic Lactobacillus reuteri. Microbiologyopen, 5(5), 802-818].

26. Torkova, A., Koroleva, O., Khrameeva, E., Fedorova, T., & Tsentalovich, M. (2015). Structure-functional study of tyrosine and methionine dipeptides: An approach to antioxidant activity prediction. International Journal of Molecular Sciences, 16(10), 25353-25376.

27. Yang, K. M., Kim, J. S., Kim, H. S., Kim, Y. Y., Oh, J. K., Jung, H. W., ... & Bae, K. H. (2021). Lactobacillus reuteri AN417 cell-free culture supernatant as a novel antibacterial agent targeting oral pathogenic bacteria. Scientific Reports, 11(1), 1631.

28. Zalán, Z., Hudáček, J., Štětina, J., Chumchalová, J., & Halász, A. (2010). Production of organic acids by Lactobacillus strains in three different media. European Food Research and Technology, 230, 395-404.

29. Żółkiewicz, J., Marzec, A., Ruszczyński, M., & Feleszko, W. (2020). Postbiotics - a step beyond pre-and probiotics. Nutrients, 12(8), 2189.